DE102018201283A1 - Method for producing a lithium-ion battery cell and corresponding lithium-ion battery cell - Google Patents

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Markus Berger
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle (10), die als Komponenten (12, 14, 16) eine Anode (12) mit einer ersten Metallfolie (18) und einer darauf angeordneten Anodenaktivmaterial-Schicht (20) mit Anodenaktivmaterial, einer prälithiierten Kathode (14) mit einer zweiten Metallfolie (22) und einer darauf angeordneten Kathodenaktivmaterial-Schicht (24) mit Kathodenaktivmaterial, sowie einen zwischen den Aktivmaterial-Schichten (20, 24) angeordneten Separator (16) aufweist, wobei zumindest das Aktivmaterial für die Kathode (14) durch Aufschlämmen von entsprechenden Aktivmaterial-Partikeln (26) erstellt wird (S1-2), die Anode (12) und die Kathode (14) unter Beschichten der Metallfolien (18, 22) mit den entsprechenden Aktivmaterialien erstellt werden (S3-5) und die Batteriezelle (10) anschließend durch einen Zellbau (S6) aus den Komponenten (12, 14, 16) erstellt wird. Es ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Aktivmaterial-Partikel (26) zum Erstellen der Kathode mit einem Prälithiierungsmaterial (28) beschichtet sind.Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Lithium-Ionen-Batteriezelle (10).The present invention relates to the production of a lithium-ion battery cell (10) comprising as components (12, 14, 16) an anode (12) having a first metal foil (18) and an anode active material layer (20) having anode active material disposed thereon a prelithiated cathode (14) having a second metal foil (22) and a cathode active material layer (24) having cathode active material thereon, and a separator (16) disposed between the active material layers (20, 24), wherein at least the active material for the cathode (14) is created by slurrying respective active material particles (26) (S1-2), the anode (12) and the cathode (14) to coat the metal foils (18, 22) with the respective active materials (S3-5) and the battery cell (10) is then created by a cell structure (S6) from the components (12, 14, 16). It is contemplated that at least a portion of the active material particles (26) for forming the cathode are coated with a prelithiation material (28). The invention further relates to a corresponding lithium-ion battery cell (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle, die als Komponenten eine Anode mit einer ersten Metallfolie und einer darauf angeordneten Anodenaktivmaterial-Schicht mit Anodenaktivmaterial, einer prälithiierten Kathode mit einer zweiten Metallfolie und einer darauf angeordneten Kathodenaktivmaterial-Schicht mit Kathodenaktivmaterial, sowie einen zwischen den Aktivmaterial-Schichten angeordneten Separator aufweist, wobei zumindest das Aktivmaterial für die Kathode durch Aufschlämmen von entsprechenden Aktivmaterial-Partikeln erstellt wird, die Anode und die Kathode unter Beschichten der Metallfolien mit den entsprechenden Aktivmaterialien erstellt werden und die Batteriezelle anschließend durch einen Zellbau aus den Komponenten erstellt wird.The invention relates to a method for producing a lithium-ion battery cell comprising as components an anode with a first metal foil and an anode active material layer having anode active material disposed thereon, a prelithiated cathode having a second metal foil and a cathode active material layer having cathode active material thereon, and a separator disposed between the active material layers, wherein at least the active material for the cathode is prepared by slurrying respective active material particles, the anode and the cathode are formed by coating the metal foils with the respective active materials, and the battery cell is subsequently cell-built is created from the components.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Lithium-Ionen-Batteriezelle.The invention further relates to a corresponding lithium-ion battery cell.

Stand der TechnikState of the art

Lithium-Ionen-Batteriezellen bestehen aus gewickelten oder gestapelten Elektrodenschichten, die aus beschichteten Metallfolien bestehen. Die Anode besteht dabei aus einer Kupferfolie als Stromableiter und darauf beschichtetem Aktivmaterial, das Lithium Ionen bei einem niedrigen elektrochemischen Potential -bezogen auf Li-Metall-Referenzelektrode- ein- bzw. auslagern kann. Typische Anodenmaterialien sind Graphit, Silizium und Mischungen aus beiden. Für die Kathode wird eine Aluminiumfolie verwendet und Materialien, die bei einem möglichst hohen Potential -bezogen auf Li-Metall-Referenzelektrode- Lithium Ionen ein- bzw. auslagern können. Typische Verbindungen für Kathodenaktivmaterialien sind verschiedene Lithiummetalloxide wie LCO, NCM, LMO, NCA, LFP, etc. oder Mischungen davon.Lithium-ion battery cells consist of wound or stacked electrode layers consisting of coated metal foils. The anode consists of a copper foil as a current conductor and coated thereon active material, the lithium ions at a low electrochemical potential -related to Li-metal reference electrode- on or outsource. Typical anode materials are graphite, silicon, and mixtures of both. An aluminum foil is used for the cathode and materials which can deposit or disassociate lithium ions at a potential that is as high as possible, based on Li-metal reference electrode. Typical compounds for cathode active materials are various lithium metal oxides such as LCO, NCM, LMO, NCA, LFP, etc., or mixtures thereof.

Für beide Aktivmaterialien in Anode und Kathode ist eine möglichst hohe gravimetrische und volumetrische Energiedichte bzw. Kapazität erstrebenswert. Die Kapazität hängt dabei direkt mit der Gesamtmenge an verfügbaren und reversibel zyklisierbaren Lithium-Atomen zusammen. In einer typischen Batteriezelle nach aktuellem Stand der Technik mit beispielsweise einer Graphitanode und einer Lithiumcobaltoxid (LCO) Kathode ist die Gesamtzahl der verfügbaren Lithium-Atome anfangs in der LCO-Kathode und Graphit wird im ersten Zyklus durch diese lithiiert.For both active materials in the anode and cathode as high a gravimetric and volumetric energy density or capacity is desirable. The capacity is directly related to the total amount of available and reversibly cyclable lithium atoms. In a typical prior art battery cell with, for example, a graphite anode and a lithium cobalt oxide (LCO) cathode, the total number of available lithium atoms is initially in the LCO cathode and graphite is lithiated therethrough in the first cycle.

In den ersten Zyklen, der sogenannten Formierung einer Batteriezelle, tritt ein Kapazitätsverlust auf, der durch die Bildung einer Deckschicht (sog. SEI) auf der Anode entsteht, welche irreversibel zyklierbares Lithium bindet. Dieser irreversible Verlust von zyklierbarem Lithium führt dazu, dass die nutzbare Kapazität der Batteriezelle sinkt obwohl die Elektroden eine höhere Kapazität zur Verfügung stellen könnten. Der Umfang des irreversiblen Kapazitätsverlustes in der Formierung ist abhängig von der Zellchemie. Bei Silizium-haltigen Anoden kann dieser Verlust leicht bis zu 20% der Gesamtkapazität betragen. Das bedeutet bei einem Anoden zu Kathoden Balancing von 1:1, dass in der Folge nur noch 80% der Kapazität in Anode und Kathode genutzt werden können.In the first cycles, the so-called formation of a battery cell, a loss of capacity occurs, which results from the formation of a cover layer (so-called SEI) on the anode, which binds irreversibly cyclable lithium. This irreversible loss of cyclable lithium causes the usable capacity of the battery cell to decrease although the electrodes could provide a higher capacity. The extent of irreversible capacity loss in the formation depends on the cell chemistry. For silicon-containing anodes, this loss can easily amount to up to 20% of the total capacity. This means for an anode to cathode balancing of 1: 1 that in the sequence only 80% of the capacity in the anode and cathode can be used.

Abhilfe kann hier dadurch geschaffen werden, dass die Kathode überdimensioniert wird und damit entsprechend mehr zyklisierbare Lithiumatome zur Verfügung gestellt werden. So kann der Ausnutzungsgrad der Anode erhöht werden. Diese Methode ist allerdings nicht zielführend, da im Allgemeinen aus anderen Gründen eine Überdimensionierung der Anode bevorzugt wird und die Kathode die teuerste und schwerste Komponente der Zelle darstellt.Remedy can be created here by the fact that the cathode is oversized and thus more cyclable lithium atoms are provided accordingly. Thus, the utilization efficiency of the anode can be increased. However, this method is not expedient, since generally for other reasons, over-dimensioning of the anode is preferred and the cathode is the most expensive and heaviest component of the cell.

Eine alternative Methode ist die Prälithiierung (engl.: pre-lithiation) von Anode oder Kathode. Damit wird ein Vorbehandlungsschritt der Elektrode bezeichnet, der die Menge an verfügbarem Lithium in der Elektrode vor dem Einbau in die Zelle erhöht und so die initialen Verluste ausgleichen kann. Die Prälithiierung kann durch Zumischen von metallischem Lithium oder einer Lithiumverbindung erfolgen oder durch einen chemischen, physikalischen oder elektrochemischen Abscheidungsprozess bzw. Interkalationprozess von Lithium auf Anode oder Kathode. Hierzu sind schon einige Verfahren bekannt:

  • - Auftragen von metallischem Lithium auf die Anode, zum Beispiel als dünne Metallfolie,
  • - Verwendung von „Stabilized Lithium Metal Powder“ von FMC Lithium als Additive für Elektrodenschlicker und
  • - Eine elektrochemische Abscheidung von Lithium in einem Elektrolytbad.
An alternative method is the prelithiation of anode or cathode. This refers to a pretreatment step of the electrode, which increases the amount of available lithium in the electrode prior to incorporation into the cell, thus compensating for the initial losses. Pralithiation can be accomplished by admixing metallic lithium or a lithium compound or by a chemical, physical or electrochemical deposition process or intercalation process of lithium onto the anode or cathode. For this purpose, some methods are already known:
  • Applying metallic lithium to the anode, for example as a thin metal foil,
  • - Use of "Stabilized Lithium Metal Powder" from FMC Lithium as an additive for electrode slip and
  • - Electrochemical deposition of lithium in an electrolyte bath.

Allen Verfahren ist gemein, dass eine extrem luft- und vor allem feuchtigkeitsempfindliche Elektrode entsteht, die nur noch unter hohem Verfahrensaufwand bearbeitet werden kann. Da metallisches Lithium und eine prälithiierte Anode überaus reaktiv sind, entsteht auch ein zusätzliches Sicherheitsrisiko für die Produktionsstätte.All methods have in common that an extremely air and especially moisture-sensitive electrode is produced, which can be processed only at high cost. Since metallic lithium and a prelithiated anode are extremely reactive, there is also an additional safety risk for the production facility.

Eine weiteres mögliches Verfahren der Prälithiierung ist die Zugabe von Partikeln einer Lithium-Verbindung, zum Beispiel Li2O2, Li2O, Li3N, Li2S, Lithiumoxalat, Lithiumcarbonat, etc. zum Kathodenslurry, um so die Gesamtmenge des verfügbaren Lithiums in der Zelle zu erhöhen und die Lithiumverluste in den ersten Zyklen auszugleichen.Another possible method of prelithiation is the addition of particles of a lithium compound, for example, Li 2 O 2 , Li 2 O, Li 3 N, Li 2 S, lithium oxalate, lithium carbonate, etc. to the cathode slurry, to give the total amount of available Increase lithium in the cell and compensate for the lithium losses in the first few cycles.

Im ersten Formierungszyklus wird die lithiumreiche Verbindung in der Kathode unter Freisetzung von Li-Ionen zersetzt und damit der irreversible Verlust auf der Anode in den Formierzyklen ausgeglichen.In the first formation cycle, the lithium-rich compound in the cathode is released is decomposed by Li ions, thereby compensating for the irreversible loss on the anode in the forming cycles.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen mit den in den Ansprüchen 1 und 8 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, dass die entsprechende Lithium-Ionen-Batteriezelle einfach herstellbar ist.The inventive measures with the features mentioned in claims 1 and 8 offers the advantage that the corresponding lithium-ion battery cell is easy to produce.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle, die als Komponenten eine Anode mit einer ersten Metallfolie und einer darauf angeordneten Anodenaktivmaterial-Schicht mit Anodenaktivmaterial, eine prälithiierte Kathode mit einer zweiten Metallfolie und einer darauf angeordneten Kathodenaktivmaterial-Schicht mit Kathodenaktivmaterial, sowie einen zwischen den Aktivmaterial-Schichten angeordneten Separator aufweist, wird zumindest das Aktivmaterial für die Kathode durch Aufschlämmen von entsprechenden Aktivmaterial-Partikeln erstellt, werden die Anode und die Kathode unter Beschichten der Metallfolien mit den entsprechenden Aktivmaterialien erstellt und wird die Batteriezelle anschließend durch einen Zellbau aus den Komponenten erstellt. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Aktivmaterial-Partikel zum Erstellen des Kathodenaktivmaterials mit einem Prälithiierungsmaterial beschichtet sind. Mit anderen Worten wird das Kathodenaktivmaterial durch Aufschlämmen von mit Prälithiierungsmaterial beschichteten Aktivmaterial-Partikeln erstellt.In the method according to the invention for producing a lithium-ion battery cell comprising as components an anode with a first metal foil and an anode active material layer with anode active material disposed thereon, a prelithiated cathode with a second metal foil and a cathode active material layer with cathode active material disposed thereon, and having a separator disposed between the active material layers, at least the active material for the cathode is prepared by slurrying respective active material particles, the anode and the cathode are formed by coating the metal foils with the respective active materials, and then the battery cell is formed by cell building created the components. It is provided that at least a portion of the active material particles are coated to produce the cathode active material with a Prälithiierungsmaterial. In other words, the cathode active material is prepared by slurrying prelithing material coated active material particles.

Es ergeben sich die folgenden Vorteile:There are the following advantages:

Es resultieren die üblichen Prozessschritte bei der Herstellung der Batteriezelle, d.h. der Prozess zur Zellherstellung muss nicht umgestellt werden, es werden lediglich mit Prälithiierungsmaterial beschichtete Kathodenaktivmaterialpartikel anstatt unbeschichteter Partikel eingesetzt. Weiterhin entfallen alle sicherheitskritischen und feuchtigkeits/luftempfindlichen Prozeßschritte, die durch den Einsatz von metallischem Lithium für die Prälithiierung entstehen.This results in the usual process steps in the manufacture of the battery cell, i. the process for cell production does not have to be changed, only coated with Prälithiierungsmaterial cathode active material particles instead of uncoated particles are used. Furthermore, eliminates all safety-critical and moisture / air-sensitive process steps that arise through the use of metallic lithium for Prälithiierung.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Beschichtung der Aktivmaterial-Partikel des Kathodenaktivmaterials mit dem Prälithiierungsmaterial durch

  1. (a) Mahlen des Prälithiierungsmaterials oder dessen mindestens einen Präkursors mit den Aktivmaterial-Partikeln des Kathodenaktivmaterials und eine anschließende chemische Reaktion des Prälithiierungsmaterials oder dessen Präkursors oder durch
  2. (b) Abscheiden von dem Prälithiierungsmaterial oder dessen mindestens einem Präkursor aus einer Lösung auf den Aktivmaterial-Partikeln des Kathodenaktivmaterials.
In accordance with a preferred embodiment of the invention, the coating of the active material particles of the cathode active material with the prelithiation material takes place
  1. (A) grinding the Prälithiierungsmaterials or its at least one precursor with the active material particles of the cathode active material and a subsequent chemical reaction of Prälithiierungsmaterials or its precursor or by
  2. (B) depositing the Prälithiierungsmaterial or its at least one precursor of a solution on the active material particles of the cathode active material.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht das Prälithiierungsmaterial im Wesentlichen aus einer der folgenden Lithiumverbindungen oder umfasst zumindest eine dieser Verbindungen oder eine Mischung davon:

  • Lithiumperoxid (Li2O2),
  • Lithiumoxid (Li2O),
  • Lithiumnitrid (Li3N),
  • Lithiumsulfid (Li2S),
  • Lithiumoxalat und
  • Lithiumcarbonat.
According to a further preferred embodiment of the invention, the prelithiation material consists essentially of one of the following lithium compounds or comprises at least one of these compounds or a mixture thereof:
  • Lithium peroxide (Li 2 O 2 ),
  • Lithium oxide (Li 2 O),
  • Lithium nitride (Li 3 N),
  • Lithium sulfide (Li 2 S),
  • Lithium oxalate and
  • Lithium carbonate.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass das Erstellen der Anode und der Kathode jeweils die folgenden Schritte umfasst:

  • Herstellen des entsprechenden Aktivmaterials,
  • Beschichten der entsprechenden Metallfolien mit diesem Aktivmaterial und gegebenenfalls Trocknen der beschichteten Metallfolie und gegebenenfalls Kalandrieren der beschichteten Metallfolie.
It is advantageously provided that the construction of the anode and the cathode respectively comprises the following steps:
  • Producing the corresponding active material,
  • Coating the corresponding metal foils with this active material and optionally drying the coated metal foil and optionally calendering the coated metal foil.

Nur bei der Herstellung des Kathodenaktivmaterials ergeben sich Änderungen, die jedoch die Herstellung der Kathode wie auch die anschließende Montage der Kathode in der Batteriezelle nicht beeinflusst. Hier kann genau der gleiche Prozess verwendet werden wie beim Einsatz einer nicht prälithiierten Kathode.Only in the preparation of the cathode active material changes result, but does not affect the production of the cathode as well as the subsequent mounting of the cathode in the battery cell. Here exactly the same process can be used as when using a non-prelithiated cathode.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Schritt des Herstellen der entsprechenden Aktivmaterial-Aufschlämmung die folgenden Unterschritte umfasst: Trockenmischen von Aktivmaterial und Additiven sowie Dispergieren zur Aufschlämmung (zu einem Slurry).In this case, it is preferably provided that the step of producing the corresponding active material slurry comprises the following substeps: dry mixing of active material and additives and dispersion to the slurry (to a slurry).

Mit Vorteil besteht das Kathodenmaterial im Wesentlichen aus einem Lithiummetalloxid oder einer Mischung verschiedener Metalloxide.Advantageously, the cathode material consists essentially of a lithium metal oxide or a mixture of different metal oxides.

Bei der erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Batteriezelle mit (i) einer Anode, die eine erste Metallfolie und eine darauf angeordnete Anodenaktivmaterial-Schicht mit Anodenaktivmaterial aufweist, mit (ii) einer prälithiierten Kathode, die eine zweite Metallfolie und eine darauf angeordnete Kathodenaktivmaterial-Schicht mit entsprechende Aktivmaterial-Partikel aufweisendem Kathodenaktivmaterial umfasst, sowie mit (iii) einem zwischen den Aktivmaterial-Schichten angeordneten Separator ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Aktivmaterial-Partikel des Kathodenaktivmaterials der Kathodenaktivmaterial-Schicht mit einem Prälithiierungsmaterial beschichtet ist.In the lithium-ion battery cell of the present invention having (i) an anode comprising a first metal foil and an anode active material layer having anode active material disposed thereon, (ii) a prelithiated cathode having a second metal foil and a cathode active material layer disposed thereon comprising active material particles having cathode active material, and with (iii) a separator arranged between the active material layers, it is provided that at least a part of the active material particles of the cathode active material of the cathode active material layer is coated with a prelithiation material.

Die Lithium-Ionen-Batteriezelle ist insbesondere eine gemäß dem vorstehend genannten Verfahren hergestellte Batteriezelle.The lithium-ion battery cell is in particular a battery cell produced according to the aforementioned method.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batteriezelle besteht das Prälithiierungsmaterial beziehungsweise der Prälithiierungsmaterialbereich im Wesentlichen aus einer der folgenden Lithiumverbindungen oder umfasst zumindest eine dieser Verbindungen: Lithiumperoxid (Li2O2),
Lithiumoxid (Li2O),
Lithiumnitrid (Li3N),
Lithiumsulfid (Li2S),
Lithiumoxalat und
Lithiumcarbonat.According to a preferred embodiment of the battery cell according to the invention, the prelithiation material or the prelithiation material region consists essentially of one of the following lithium compounds or comprises at least one of these compounds: lithium peroxide (Li 2 O 2 ),
Lithium oxide (Li 2 O),
Lithium nitride (Li 3 N),
Lithium sulfide (Li 2 S),
Lithium oxalate and
Lithium carbonate.

Im Zusammenhang mit der Batteriezelle ist weiterhin mit Vorteil vorgesehen, dass das Kathodenmaterial der Kathodenaktivmaterial-Schicht ein Lithiummetalloxid oder eine Mischung verschiedener Lithiummetalloxide umfasst.In connection with the battery cell, it is furthermore advantageously provided that the cathode material of the cathode active material layer comprises a lithium metal oxide or a mixture of different lithium metal oxides.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert, wobei die beschriebenen Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung sein können, insoweit sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:

  • 1 eine montierte Lithium-Ionen-Batteriezelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vor der Formierung und,
  • 2 einen Montageschritt der Montage einer Lithium-Ionen-Batteriezelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Further advantages and advantageous embodiments of the objects according to the invention are illustrated by the drawings and explained in the following description, wherein the features described individually or in any combination may be an object of the present invention, as far as the context does not clearly indicate the opposite. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it:
  • 1 a mounted lithium-ion battery cell according to a preferred embodiment of the invention before the formation and,
  • 2 an assembly step of mounting a lithium-ion battery cell according to a preferred embodiment of the invention.

Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine fertigmontierte Lithium-Ionen-Batteriezelle 10. Die Batteriezelle 10 umfasst die Komponenten: Anode 12, Kathode 14 und Separator 16. Die Anode 12 umfasst eine Kupferfolie als erste Metallfolie 18 und eine auf der ersten Metallfolie 18 angeordnete Anodenaktivmaterial-Schicht 20. Die Kathode 14 ist eine prälithiierte Kathode 14, die eine Aluminiumfolie als zweite Metallfolie 22 enthält und eine darauf angeordnete Kathodenaktivmaterial-Schicht 24, bei der die Aktivmaterial-Partikel 26 des Kathodenaktivmaterials der Kathodenaktivmaterial-Schicht 24 mit einem Prälithiierungsmaterial 28 beschichtet sind. Dabei kann die Beschichtung entweder partiell auf dem Partikel aufgebracht sein oder den kompletten Partikel bedecken.The 1 shows a schematic representation of a fully assembled lithium-ion battery cell 10 , The battery cell 10 includes the components: anode 12 , Cathode 14 and separator 16 , The anode 12 includes a copper foil as the first metal foil 18 and one on the first metal foil 18 arranged anode active material layer 20 , The cathode 14 is a prelithiated cathode 14 containing an aluminum foil as a second metal foil 22 and a cathode active material layer disposed thereon 24 in which the active material particles 26 of the cathode active material of the cathode active material layer 24 with a prelithiation material 28 are coated. In this case, the coating can either be partially applied to the particle or cover the entire particle.

Im hier gezeigten Beispiel ist das Anodenaktivmaterial der Anodenaktivmaterial-Schicht 20 Graphit und das Kathodenaktivmaterial der Kathodenaktivmaterial-Schicht 24 Lithiumcobaltoxid (LCO), wobei die entsprechenden LCO-Partikel 26 der Kathodenaktivmaterial-Schicht 24 mit Lithiumsulfid als Prälithiierungsmaterial 28 beschichtet sind. An dieser Stelle sein noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich bei dieser Ausgestaltung lediglich um ein Ausführungsbeispiel handelt. Alternativ kann das Anodenaktivmaterial Silizium oder ein Graphit-Silizium-Gemisch umfassen. Alternative Materialien für das Kathodenaktivmaterial und das Material für die Prälithiierung sind bereits in den Ausführungen zum Stand der Technik genannt.In the example shown here, the anode active material is the anode active material layer 20 Graphite and the cathode active material of the cathode active material layer 24 Lithium cobalt oxide (LCO), with the corresponding LCO particles 26 the cathode active material layer 24 with lithium sulfide as Prälithiierungsmaterial 28 are coated. At this point, it should be expressly pointed out that this embodiment is merely an exemplary embodiment. Alternatively, the anode active material may comprise silicon or a graphite-silicon mixture. Alternative materials for the cathode active material and the material for prelithiation are already mentioned in the prior art.

Die 2 zeigt eine Art Ablaufdiagramm beziehungsweise die Prozesskette der Herstellung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle 10.The 2 shows a kind of flowchart or the process chain of producing a lithium-ion battery cell 10 ,

Die Prozesskette beginnt mit der Auswahl der drei Komponenten Aktivmaterial, Leitadditiv und Binder für Anode und Kathode in Hinblick auf Energiedichte, Stromtragfähigkeit (Leistungsdichte), Langzeitstabilität, Sicherheit und Kosten der späteren Zelle 10. Die drei Rohstoffe müssen für die spätere, innerhalb der jeweiligen Schicht 20, 24 gewünschte Verteilung in geeigneter Weise zunächst vermischt (S1) und zu einem Slurry dispergiert werden (S2). Zur Herstellung der prälithiierten Kathode 14 werden hierbei mit Prälithiierungsmaterial 28 beschichtete Aktivmaterial-Partikel 26 verwendet. Im folgenden Beschichtungsvorgang bestimmt die Kontrolle der rheologischen Eigenschaften des Slurry die Qualität der Schicht und ihre Prozessierbarkeit sowohl beim Auftragen auf die Metallfolie (S3) als auch beim Verdampfen des Lösungsmittels im Trocknungsschritt (S4). Danach wird die jeweilige Schicht 20, 24 durch Kalandrieren kompaktiert (S5), wodurch einerseits der interpartikuläre Kontakt und damit der elektrische Widerstand verbessert sowie andererseits die volumetrische Energiedichte durch Verkleinern des freien Porenvolumens erhöht werden. Abschließend werden die Elektroden (Anode 12, Kathode 14) in Li-Ionen-Zellen 10 verbaut (S6) und vermessen.The process chain begins with the selection of the three components active material, conductive additive and binder for anode and cathode in terms of energy density, current carrying capacity (power density), long-term stability, safety and costs of the subsequent cell 10 , The three raw materials must be for later, within each layer 20 . 24 desired distribution initially mixed in a suitable manner ( S1 ) and dispersed into a slurry ( S2 ). For the preparation of the prelithiated cathode 14 are here with Prälithiierungsmaterial 28 coated active material particles 26 used. In the following coating process, the control of the rheological properties of the slurry determines the quality of the layer and its processability both when applied to the metal foil ( S3 ) as well as during evaporation of the solvent in the drying step ( S4 ). After that, the respective layer 20 . 24 compacted by calendering ( S5 ), whereby on the one hand improves the interparticle contact and thus the electrical resistance and on the other hand, the volumetric energy density can be increased by reducing the free pore volume. Finally, the electrodes (anode 12 , Cathode 14 ) in Li-ion cells 10 installed ( S6 ) and measure.

Es ergeben sich somit die folgenden Verfahrensschritte:

  • Schritt 1 (S1): Trockenmischen von Aktivmaterial und Additiven, wobei als Kathodenaktivmaterial ein Kathodenaktivmaterial mit einer Prälithiierungsbeschichtung eingesetzt wird.
  • Schritt 2 (S2): Dispergieren der Mischung mit Lösungsmittel und Binder zum Aktivmaterial-Slurry,
  • Schritt 3 (S3): Beschichten der jeweiligen Metallfolien 18, 22 mit dem jeweiligen Aktivmaterial,
  • Schritt 4 (S4): Trocknen der jeweils in Schritt 3 beschichteten Metallfolie,
  • Schritt 5 (S5): Kalandrieren der beschichteten Metallfolie und
  • Schritt 6 (S6): Montage der Zelle aus den Komponenten, kurz der Zellbau.
This results in the following process steps:
  • step 1 ( S1 ): Dry mixing of active material and additives, wherein a cathode active material with a Prälithiierungsbeschichtung is used as the cathode active material.
  • step 2 ( S2 ): Dispersing the mixture with solvent and binder to the active material slurry,
  • step 3 ( S3 ): Coating the respective metal foils 18 . 22 with the respective active material,
  • step 4 ( S4 ): Dry each in step 3 coated metal foil,
  • step 5 ( S5 Calendering of the coated metal foil and
  • step 6 ( S6 ): Assembly of the cell from the components, in short the cell construction.

Die Schritte 1 und 2 (S1-2) beschreiben das Herstellen der entsprechenden Anoden- bzw. Kathodenslurry. Die Schritte 1 bis 5 (S1-5) beschreiben ein Erstellen von Anode 12 und die Kathode 14 unter Beschichten der Metallfolien mit den entsprechenden Aktivmaterialien. Nach Abschluss von Schritt 5 sind Anode 12 und Kathode 14 erstellt.The steps 1 and 2 (S1-2) describe the preparation of the corresponding anode or cathode slurry. The steps 1 to 5 (S1-5) describe creating an anode 12 and the cathode 14 coating the metal foils with the appropriate active materials. After completing step 5 are anodes 12 and cathode 14 created.

Entscheidend ist nun, dass sich nur bei der Herstellung des Kathodenaktivmaterials geringfügige Änderungen ergeben, die jedoch die Herstellung der prälithiierten Kathode 14 wie auch die anschließende Montage der Elektrode zur Batteriezelle 10 in keiner Weise aufwändiger oder sicherheitskritischer machen.The decisive factor is that only slight changes occur in the production of the cathode active material, but that the production of the prelithiated cathode 14 as well as the subsequent assembly of the electrode to the battery cell 10 in no way make it more complex or safety-critical.

Im Folgenden sollen Vorteile und weitere Aspekte der Erfindung noch einmal mit anderen Worten beschrieben werden.In the following, advantages and further aspects of the invention will be described again in other words.

Die oben beschriebenen Vorteile einer Prälithiierung gegenüber einer nicht prälithiierten Zelle 10 gelten auch für dieses Verfahren, als da wären: vollständige Nutzung der vorhandenen Kathoden- und Anodenkapazität für die Zyklisierung, d.h. höhere Anfangszellkapazität. Im Vergleich zu einer Überdimensionierung der Kathode 14 werden mit diesem Verfahren Gewicht und Kosten eingespart. Lithiummetalloxide haben ein hohes Gewicht pro zyklisierbarem Lithiumatom und sind aufgrund der verwendeten Übergangsmetalle teuer.The above-described advantages of prelithiation over a non-prelithiated cell 10 also apply to this process, as there would be: full use of the existing cathode and anode capacity for cyclization, ie higher initial cell capacity. In comparison to an oversizing of the cathode 14 This method saves weight and costs. Lithium metal oxides have a high weight per cyclizable lithium atom and are expensive due to the transition metals used.

Zusätzlich kann die gleichmäßige und feine Verteilung der lithiumreichen Verbindung bei gleichzeitiger guter elektrischer Anbindung in der erfindungsgemäßen Ausführung (Beschichtung statt zusätzliches Pulver) besser gewährleistet werden. Dieses führt zur Reduzierung der Überspannung während des Prälithiierungsprozesses und deshalb auch zur Reduzierung der oberen Ladespannung bei der Formierung im Vergleich zur Methode mit einem zusätzlichen Prälithiierungspulver in der Kathode.In addition, the uniform and fine distribution of the lithium-rich compound with good electrical connection in the embodiment of the invention (coating instead of additional powder) can be better ensured. This leads to the reduction of the overvoltage during the prelithiation process and therefore also to the reduction of the upper charging voltage in the forming compared to the method with an additional Prälithiierungspulver in the cathode.

Ein weiterer Vorteil dieses Prälithiierungsverfahren ist, dass keine/kleine Änderungen in den Abläufen der Zellproduktion nötig sind. Dies ist ein großer Vorteil für die Zellhersteller.Another advantage of this prelithiation method is that no / small changes in the processes of cell production are necessary. This is a big advantage for cell manufacturers.

Der Vorteil einer Li-reichen Komponente mit einem hohen gravimetrischen Li-Anteil (z.B. Li2O2 mit 30 gew.% Lithium, Li2O mit 46 gew.-% Lithium, Li3N mit 60 gew.-% Lithium) ist die geringe benötigte Menge dieser Komponente und es entstehen bei der Zersetzung gasförmige Nebenprodukte (z.B. Sauerstoff, Stickstoff), die während dem Formierprozess entfernt werden können.The advantage of a Li-rich component having a high gravimetric Li content (eg Li 2 O 2 with 30 wt% lithium, Li 2 O with 46 wt% lithium, Li 3 N with 60 wt% lithium) the low required amount of this component and there are the decomposition gaseous by-products (eg oxygen, nitrogen), which can be removed during the forming process.

Die als Prälithiierungsmaterial verwendete lithiumreiche Verbindung muss nur einmal im allerersten Zyklus Lithium-Ionen abgeben, die zur Anode 12 transportiert werden und dort interkaliert oder für den Aufbau der SEI an der Anode verbraucht werden. Eine reversible Reaktion, wie für das eigentliche Aktivmaterial (LCO, NCM, HE-NCM, ... auf Kathodenseite; Graphite, Si, ... auf Anodenseite) unbedingte Voraussetzung, ist bei der zusätzlichen lithiumreichen Verbindung explizit nicht erwünscht. Die lithiumreche Verbindung soll nur am Anfang während der Formierung Lithium freisetzen und danach möglichst nicht mehr an den elektrochemischen Reaktionen der Zelle teilnehmen. Dies gibt mehr Freiheiten bei der Wahl der lithiumreichen Verbindung. Für den Prozess sind sehr viele Lithiumverbindungen denkbar. Für die Auswahl sind folgende Eigenschaften von Vorteil:

  • - Hoher gravimetrischer Lithiumanteil in der Verbindung (z.B. Li2O2 mit 30 gew.-% Lithium, Li2O mit 46 gew.-% Lithium, Li3N mit 60 gew.-% Lithium),
  • - Stabil gegenüber Feuchtigkeit,
  • - Stabil gegenüber Luft (Sauerstoff, Stickstoff),
  • - (Irreversible) Lithiumfreigabe durch elektrochemische Reaktion in der Kathode (= Oxidation des Bindungspartners des Lithium-Ions: z.B. 2 Li2O → 4 Li+ + 02),
  • - Die Lithiumfreigabereaktion muss bei einer Zellspannung unterhalb der maximalen Zellspannung der Zelle erfolgen und
  • - Schwerlöslich im verwendeten Elektrolyt.
The lithium-rich compound used as Prälithiierungsmaterial need only once in the very first cycle lithium ions release, which is the anode 12 be transported and intercalated there or used for the construction of the SEI at the anode. A reversible reaction, as is absolutely necessary for the actual active material (LCO, NCM, HE-NCM, ... on the cathode side, graphite, Si, ... on the anode side), is explicitly not desired for the additional lithium-rich compound. The lithium-rich compound should release lithium only at the beginning during the formation and then, if possible, no longer participate in the electrochemical reactions of the cell. This gives you more freedom in choosing the lithium-rich compound. Very many lithium compounds are conceivable for the process. The following properties are advantageous for the selection:
  • High gravimetric lithium content in the compound (eg Li 2 O 2 with 30 wt% lithium, Li 2 O with 46 wt% lithium, Li 3 N with 60 wt% lithium),
  • - stable against moisture,
  • Stable to air (oxygen, nitrogen),
  • - (Irreversible) Lithium release by electrochemical reaction in the cathode (= oxidation of the binding partner of the lithium ion: eg 2 Li 2 O → 4 Li + + 02),
  • The lithium release reaction must take place at a cell voltage below the maximum cell voltage of the cell and
  • - sparingly soluble in the electrolyte used.

Für diesen Einsatzzweck erscheinen diese -ohne Anspruch auf Vollständigkeit genannten- Verbindungen besonders sinnvoll: Li2O, Li2O2, Li3N, Li2S, Lithiumoxalat, Lithiumcarbonat. Die lithiumreiche Komponente wird als dünne Beschichtung direkt auf das Kathodenaktivmaterial (LCO, NCM, ...) aufgebracht. Die Dicke und Masse der Beschichtung sollte der benötigten Lithiummenge entsprechen, die für den Ausgleich des irreversiblen Lithiumverlusts während der Formierung auf der Anode 12 benötigt wird. Die Verarbeitung des Kathodenaktivmaterials bei Slurryzubereitung, Beschichtung, Trocknung, Kalandrieren und Zurechtschneiden ändert sich prinzipiell nicht. Die Parameter müssen aber gegebenenfalls an die veränderten Eigenschaften des Aktivmaterials angepasst werden.For this purpose, these compounds appear to be particularly useful without claiming completeness: Li 2 O, Li 2 O 2 , Li 3 N, Li 2 S, lithium oxalate, lithium carbonate. The lithium-rich component is applied as a thin coating directly onto the cathode active material (LCO, NCM, ...). The thickness and mass of the coating should correspond to the amount of lithium required to compensate for the irreversible loss of lithium during formation on the anode 12 is needed. The processing of the cathode active material in slurry preparation, coating, drying, calendering and trimming does not change in principle. However, if necessary, the parameters must be adapted to the changed properties of the active material.

In der Formierung wird im ersten Zyklus eine höhere Ladekapazität benötigt um das zusätzliche Lithium aus der lithiumreichen Verbindung von der Kathode zur Anode 12 zu transportieren. Der zurückbleibende Bindungspartner (z.B. Sauerstoff aus Li2O) sollte entweder als inerte Verbindung in der Kathode verbleiben oder gasförmig sein. Gasförmige Verbindungen werden nach der Formierung noch aus der Zelle entfernt bevor diese versiegelt wird.In the formation, a higher charge capacity is required in the first cycle for the additional lithium from the lithium-rich compound from the cathode to the anode 12 to transport. The remaining binding partner (eg oxygen from Li 2 O) should either remain as an inert compound in the cathode or be gaseous. Gaseous compounds are removed from the cell after it has been formed before it is sealed.

Eine Methode zur Herstellung solcher Partikelsbeschichtungen ist das Mahlen von Kathodenmaterialien mit der das Prälithiierungsmaterial bildenden gewünschten lithiumreichen Verbindung oder mit deren Präkursoren mit anschließender thermische Behandlung, falls nötig. Als Beispiel wird HE-NCM mit Li2O oder Li2O2 gemahlen. Eine Variante für diese Methode ist die Mechanosynthese. Hier wird das Kathodenmaterial mit metallische Lithium unter den Einfluss eines Reaktionsgases (z.B. N2) gemahlen und die folgende Reaktion findet gleichzeitig mit der Beschichtung statt: 6 Li + N2 →2 Li3N One method of making such particle coatings is to mill cathode materials with the desired lithium-rich compound forming the prelithiation material or precursors with subsequent thermal treatment if necessary. As an example, HE-NCM is milled with Li 2 O or Li 2 O 2 . A variant of this method is mechanosynthesis. Here, the cathode material is ground with metallic lithium under the influence of a reaction gas (eg N 2 ) and the following reaction takes place simultaneously with the coating: 6 Li + N 2 → 2 Li 3 N

Diese Reaktion benötigt weniger als 100°C und die Erwärmung während dem Mahlprozess kann auch bei großen Mühlen durchgeführt werden.This reaction requires less than 100 ° C and the heating during the grinding process can also be performed on large mills.

Eine weitere Methode ist die Abscheidung von gewünschten lithiumreichen Verbindungen oder von deren Präkursoren aus einer Lösung mit anschließender thermischen Behandlung, falls nötig. Als Beispiel wird eine Lösung von Lithiumcarbonat oder -acetat oder -oxalat mit den Kathodenpartikeln (z.B. HE-NCM) gemischt. Nach Abdampfen des Lösungsmittels scheiden sich die Li-Salze mindestens teilweise auf den Partikeln ab.Another method is the deposition of desired lithium-rich compounds or their precursors from a solution with subsequent thermal treatment, if necessary. As an example, a solution of lithium carbonate or acetate or oxalate is mixed with the cathode particles (e.g., HE-NCM). After evaporation of the solvent, the Li salts are deposited at least partially on the particles.

Ein weiteres Beispiel: eine wässrige Lösung von LiOH wird gemischt mit den Kathodenpartikel (z.B. HENCM) und danach mit Wasserstoffperoxid behandelt. Die Kathode 14 bleibt dabei stabil, weil die Lösung basisch und lithiumreich ist. Beim Abdampfen von Wasser scheidet sich LiOOH mindestens teilweise auf den Partikeln ab. Bei der Trocknung dieses beschichteten Partikels entsteht Li2O2, das als Beschichtung verwendet werden kann oder nach einer thermischen Behandlung bei 450°C in Li2O umgewandelt werden kann. Die entsprechenden chemischen Reaktionen für dieses Beispiel sind: LiOH + H2O2 →LiOOH + 2 H2O 2 LiOOH →Li2O2 + H2O2 + 2 H2O 2 Li2O2 →2 Li2O + O2 Another example: an aqueous solution of LiOH is mixed with the cathode particles (eg HENCM) and then treated with hydrogen peroxide. The cathode 14 remains stable because the solution is basic and rich in lithium. Upon evaporation of water, LiOOH separates at least partially on the particles. The drying of this coated particle produces Li 2 O 2 , which can be used as a coating or can be converted into Li 2 O after a thermal treatment at 450 ° C. The corresponding chemical reactions for this example are: LiOH + H 2 O 2 → LiOOH + 2 H 2 O 2 LiOOH → Li 2 O 2 + H 2 O 2 + 2H 2 O 2 Li 2 O 2 → 2 Li 2 O + O 2

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle (10), die als Komponenten (12, 14, 16) eine Anode (12) mit einer ersten Metallfolie (18) und einer darauf angeordneten Anodenaktivmaterial-Schicht (20) mit Anodenaktivmaterial, einer prälithiierten Kathode (14) mit einer zweiten Metallfolie (22) und einer darauf angeordneten Kathodenaktivmaterial-Schicht (24) mit Kathodenaktivmaterial, sowie einen zwischen den Aktivmaterial-Schichten (20, 24) angeordneten Separator (16) aufweist, wobei zumindest das Aktivmaterial für die Kathode (14) durch Aufschlämmen von entsprechenden Aktivmaterial-Partikeln (26) erstellt wird (S1-2), die Anode (12) und die Kathode (14) unter Beschichten der Metallfolien (18, 22) mit den entsprechenden Aktivmaterialien erstellt werden (S3-5) und die Batteriezelle (10) anschließend durch einen Zellbau (S6) aus den Komponenten (12, 14, 16) erstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Aktivmaterial-Partikel (26) zum Erstellen des Kathodenaktivmaterials mit einem Prälithiierungsmaterial (28) beschichtet sind.A method of making a lithium-ion battery cell (10) comprising as components (12, 14, 16) an anode (12) having a first metal foil (18) and an anode active material layer (20) having an anode active material, a prelithiated one Cathode (14) having a second metal foil (22) and arranged thereon cathode active material layer (24) with cathode active material, and between the active material layers (20, 24) arranged separator (16), wherein at least the active material for the cathode (14) is prepared by slurrying respective active material particles (26) (S1-2), the anode (12) and the cathode (14) are formed by coating the metal foils (18, 22) with the respective active materials (S3- 5) and the battery cell (10) is subsequently produced by a cell structure (S6) from the components (12, 14, 16), characterized in that at least a part of the active material particles (26) for creating the cat testicular active material are coated with a prelithiation material (28). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Aktivmaterial-Partikel (26) des Kathodenaktivmaterials mit dem Prälithiierungsmaterial (28) durch - Mahlen des Prälithiierungsmaterials (28) oder dessen mindestens einen Präkursors mit den Aktivmaterial-Partikeln (26) des Kathodenaktivmaterials und eine anschließende chemische Reaktion des Prälithiierungsmaterials (28) oder dessen Präkursors oder - Abscheiden von dem Prälithiierungsmaterial (28) oder dessen mindestens einem Präkursor aus einer Lösung auf den Aktivmaterial-Partikeln (26) des Kathodenaktivmaterials erfolgt.Method according to Claim 1 characterized in that the coating of the active material particles (26) of the cathode active material with the prelithiation material (28) by milling the prelithiation material (28) or its at least one precursor with the active material particles (26) of the cathode active material and a subsequent chemical reaction the Prälithiierungsmaterials (28) or its precursor or - deposition of the Prälithiierungsmaterial (28) or its at least one precursor of a solution on the active material particles (26) of the cathode active material takes place. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Prälithiierungsmaterial (28) im Wesentlichen aus einer der folgenden Lithiumverbindungen besteht oder zumindest eine dieser Verbindungen umfasst: Lithiumperoxid, Lithiumoxid, Lithiumnitrid, Lithiumsulfid, Lithiumoxalat und Lithiumcarbonat.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the prelithiation material (28) consists essentially of or comprises at least one of the following lithium compounds: lithium peroxide, lithium oxide, lithium nitride, lithium sulfide, lithium oxalate and lithium carbonate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erstellen der Anode (12) und der Kathode (14) jeweils die folgenden Schritte umfasst: - Herstellen einer entsprechenden Aktivmaterial-Aufschlämmung (S1-2), - Beschichten der entsprechenden Metallfolien (18, 22) mit diesem Aktivmaterial und Trocknen der beschichteten Metallfolie (S3, S4) und - Kalandrieren der beschichteten Metallfolie (S5).Method according to one of Claims 1 to 3 characterized in that the forming of the anode (12) and the cathode (14) each comprise the steps of: - producing a corresponding active material slurry (S1-2), - coating the corresponding metal foils (18, 22) with this active material and drying the coated metal foil (S3, S4) and Calendering of the coated metal foil (S5). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Herstellen der entsprechenden Aktivmaterial-Aufschlämmung (S1-2) die folgenden Unterschritte umfasst: - Trockenmischen von Aktivmaterial und Additiven (S1) und - Dispergieren zur Aufschlämmung (S2).Method according to Claim 4 characterized in that the step of producing the respective active material slurry (S1-2) comprises the following substeps: - dry blending of active material and additives (S1) and - dispersion to slurry (S2). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenaktivmaterial im Wesentlichen aus einem Lithiummetalloxid oder einer Mischung verschiedener Lithiummetalloxide besteht.Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the cathode active material consists essentially of a lithium metal oxide or a mixture of different lithium metal oxides. Lithium-Ionen-Batteriezelle (10) mit einer Anode (12), die eine erste Metallfolie (18) und eine darauf angeordnete Anodenaktivmaterial-Schicht (20) mit Anodenaktivmaterial aufweist, einer prälithiierten Kathode (14), die eine zweite Metallfolie (22) und eine darauf angeordnete Kathodenaktivmaterial-Schicht (24) mit entsprechende Aktivmaterial-Partikel (26) aufweisendem Kathodenaktivmaterial aufweist, sowie einem zwischen den Aktivmaterial-Schichten (20, 24) angeordneten Separator (16), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Aktivmaterial-Partikel (26) des Kathodenaktivmaterials der Kathodenaktivmaterial-Schicht (24) mit einem Prälithiierungsmaterial beschichtet ist.A lithium-ion battery cell (10) having an anode (12) comprising a first metal foil (18) and an anode active material layer (20) having anode active material disposed thereon, a prelithiated cathode (14) comprising a second metal foil (22). and a cathode active material layer (24) arranged thereon with corresponding active material particles (26) having cathode active material, and a between the active material layers (20, 24) arranged separator (16), characterized in that at least a portion of the active material Particle (26) of the cathode active material of the cathode active material layer (24) is coated with a prelithiation material. Batteriezelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Prälithiierungsmaterial im Wesentlichen aus einer der folgenden Lithiumverbindungen besteht oder zumindest eine dieser Verbindungen umfasst: Lithiumperoxid, Lithiumoxid, Lithiumnitrid, Lithiumsulfid, Lithiumoxalat und Lithiumcarbonat.Battery cell after Claim 7 , characterized in that the prelithiation material consists essentially of or comprises at least one of the following lithium compounds: lithium peroxide, lithium oxide, lithium nitride, lithium sulfide, lithium oxalate and lithium carbonate. Batteriezelle nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenmaterial der Kathodenaktivmaterial-Schicht (24) ein Lithiummetalloxid oder eine Mischung daraus umfasst.Battery cell after Claim 7 or 8th characterized in that the cathode material of the cathode active material layer (24) comprises a lithium metal oxide or a mixture thereof.
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